Un estudio de la Universidad de Yale identificó dos subtipos neuronales que regulan el ritmo, sostienen el bombeo y evitan fallas cardíacas letales en ratones
Redactor: Camila Herrera R.
Editor: Eduardo Schmitz
El corazón no depende exclusivamente de las órdenes procedentes del cerebro para mantener sus latidos. En el tejido que rodea al órgano existe una pequeña red interna de neuronas capaz de modular el ritmo cardíaco y sostener la función de bombeo durante situaciones de estrés fisiológico o psicológico intenso.
Un equipo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale identificó dos subtipos de neuronas cardíacas con funciones diferenciadas. Los experimentos, realizados con ratones, mostraron que una población participa en el control de la frecuencia y la perfusión coronaria, mientras que otra resulta decisiva para evitar el paro cardíaco súbito cuando el organismo afronta condiciones extremas.
El trabajo fue publicado en la revista científica Cell y amplía el conocimiento sobre el sistema nervioso cardíaco intrínseco, una red neuronal integrada en la capa de tejido adiposo que rodea al corazón.
Este circuito se comunica tanto con el cerebro como con otras neuronas ubicadas en el propio órgano. Su actividad se suma a las vías externas que regulan el corazón, entre ellas las conexiones del sistema nervioso autónomo que intervienen en el control involuntario de los latidos.
Una red neuronal alojada alrededor del corazón
El denominado “pequeño cerebro” cardíaco está formado por neuronas que reciben y transmiten señales capaces de modificar la actividad del órgano. Aunque la expresión sirve para describir su complejidad, no significa que el corazón piense o funcione de manera independiente como el cerebro.
Las neuronas cardíacas intrínsecas representan apenas alrededor del 0,01% de las células presentes en una porción de tejido cardíaco. Su escasa abundancia había dificultado hasta ahora determinar con precisión cuántos subtipos existen y qué función cumple cada uno.
Para estudiarlas, los investigadores modificaron genéticamente ratones con el fin de marcar las neuronas del corazón. Posteriormente aislaron y secuenciaron sus genes, identificaron marcadores de poblaciones específicas y utilizaron microscopía de alta resolución para localizar las células.
La investigación refuerza la importancia de la comunicación entre cerebro, nervios periféricos y corazón. Otros trabajos han descrito cómo una vía neuronal vinculada con la oxitocina sincroniza la respiración y el ritmo cardíaco, especialmente durante estados de calma y recuperación del estrés.
Las neuronas Npy+ reducen el ritmo y mantienen el bombeo
El primero de los subtipos identificados corresponde a las neuronas denominadas Npy+. Cuando los científicos estimularon estas células, la frecuencia cardíaca de los ratones disminuyó.
El efecto contrario fue mucho más grave. Al destruir las neuronas Npy+, los animales desarrollaron insuficiencia cardíaca y murieron, lo que indica que estas células no solo intervienen en la reducción de la frecuencia, sino que también son necesarias para sostener el funcionamiento básico del corazón.
Los autores determinaron que las Npy+ reciben principalmente señales del nervio vago. A través de esa conexión participan en el control parasimpático de la frecuencia cardíaca y de la perfusión coronaria, es decir, del flujo sanguíneo que abastece al músculo cardíaco.
El nervio vago constituye una de las principales vías de comunicación entre el cerebro y los órganos internos. Su influencia puede variar de acuerdo con el contexto fisiológico, como muestran las investigaciones sobre la interacción entre el cerebro, el nervio vago y el daño posterior a un infarto.
Los resultados del nuevo estudio indican que la eliminación de las neuronas Npy+ interrumpe una parte esencial de ese mecanismo regulador y provoca una insuficiencia cardíaca fatal.
Las neuronas Ddah1+ se activan ante situaciones extremas
El segundo subtipo identificado fue denominado Ddah1+. Inicialmente, su estimulación o eliminación no produjo cambios evidentes en el estado general de los animales, por lo que su función permaneció oculta durante las primeras fases del estudio.
La diferencia apareció durante una medición de presión arterial. Uno de los ratones que carecía de neuronas Ddah1+ funcionales murió mientras permanecía inmovilizado en un tubo estrecho con un manguito colocado en la cola.
Al repetir el procedimiento de forma sistemática, los investigadores observaron que dos tercios de los ratones sin esas neuronas murieron durante la medición. Los animales del grupo de control, en cambio, no presentaron el mismo desenlace.
Inmediatamente antes de la muerte se produjo una caída abrupta de la frecuencia cardíaca de la cual los animales no lograron recuperarse. El equipo consideró que el estrés provocado por la inmovilización había actuado como desencadenante.
Los científicos expusieron después a los ratones a diferentes formas de estrés fisiológico y psicológico. La mayoría de los ejemplares sin neuronas Ddah1+ funcionales volvió a morir, mientras que la estimulación de esas células mejoró la supervivencia.
Un mecanismo que evita el paro cardíaco súbito
Las neuronas Ddah1+ reciben principalmente señales simpáticas, asociadas con las respuestas del organismo ante amenazas o situaciones que exigen una activación intensa. Su función consiste en preservar la estabilidad eléctrica del corazón durante esos episodios.
Cuando esta población neuronal no estaba disponible, el órgano perdía su capacidad de adaptarse al desafío y podía sufrir un paro súbito. Su activación, por el contrario, produjo un efecto cardioprotector en los animales sometidos a estrés.
El hallazgo muestra que las dos poblaciones cumplen tareas complementarias. Las Npy+ participan en el control parasimpático, reducen la frecuencia y sostienen el bombeo, mientras que las Ddah1+ protegen la estabilidad eléctrica cuando se intensifica la respuesta simpática.
La regulación del ritmo cardíaco depende de un equilibrio delicado entre señales eléctricas, actividad nerviosa y funcionamiento celular. Alteraciones en estos mecanismos pueden contribuir a arritmias, un campo en el que también se investiga el papel de diferentes células en la persistencia de la fibrilación auricular.
El estrés modifica las exigencias sobre el sistema cardiovascular
Durante una situación de estrés, el organismo libera señales que aumentan la frecuencia cardíaca, modifican la presión arterial y redistribuyen el flujo sanguíneo. Estas respuestas permiten afrontar desafíos inmediatos, pero también incrementan las exigencias eléctricas y mecánicas sobre el corazón.
El sistema nervioso cardíaco intrínseco parece actuar como un regulador local capaz de interpretar parte de esas señales y ajustar la actividad del órgano. Las neuronas Ddah1+ serían especialmente importantes cuando la respuesta alcanza niveles que ponen en riesgo la estabilidad de los latidos.
El estudio no plantea que todo episodio de estrés provoque un paro cardíaco ni que estas neuronas sean el único mecanismo de protección. Los experimentos muestran que, en ratones privados de esa población celular, determinados desafíos se vuelven letales.
La frecuencia cardíaca también cambia en condiciones normales, como el ejercicio, el sueño y las emociones. Su interpretación debe considerar la edad, el estado físico y la situación de cada persona, tal como se explica al analizar el uso de la frecuencia cardíaca para entrenar con seguridad.
El hallazgo todavía debe comprobarse en humanos
Los experimentos fueron realizados con ratones, por lo que los resultados no pueden trasladarse de manera automática a las personas. Sin embargo, los genes utilizados como marcadores para identificar las nuevas poblaciones también se expresan en neuronas cardíacas humanas.
Este dato sugiere que podrían existir paralelismos entre ambos sistemas, aunque será necesario estudiar directamente el tejido humano y determinar si las células cumplen las mismas funciones protectoras.
Beth Habecker, fisióloga química y bioquímica de la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón, destacó que las redes periféricas del sistema nervioso realizan tareas más complejas que simplemente recibir y retransmitir órdenes procedentes del cerebro.
Kalyanam Shivkumar, cardiólogo de la Universidad de California en Los Ángeles, consideró que probablemente existan semejanzas entre los sistemas cardíacos de ratones y humanos, pero la relevancia clínica deberá establecerse mediante nuevas investigaciones.
Posibles tratamientos para arritmias e insuficiencia cardíaca
Comprender las funciones específicas de las neuronas cardíacas podría abrir nuevas líneas para tratar arritmias, insuficiencia cardíaca y complicaciones posteriores a un infarto de miocardio.
Una de las técnicas que ya interviene indirectamente sobre esta red es la ablación cardíaca. El procedimiento destruye o cicatriza pequeñas áreas de tejido que generan señales eléctricas anormales, aunque su precisión está limitada por el conocimiento incompleto de los circuitos celulares involucrados.
La identificación de subtipos neuronales podría ayudar a diseñar intervenciones más selectivas. Entre las posibilidades futuras figuran procedimientos de neuromodulación, tratamientos no farmacológicos y medicamentos dirigidos a receptores o señales específicas.
Rui Chang, neurocientífico de Yale y coautor del trabajo, señaló que mantener la función de bombeo constituye la prioridad fundamental del sistema. Cuando el corazón deja de impulsar sangre, el organismo pierde rápidamente el aporte de oxígeno necesario para sostener los órganos vitales.
Los investigadores deberán ahora determinar cómo se desarrollan estas neuronas, cómo cambian durante las enfermedades cardiovasculares y si es posible estimularlas sin alterar otras funciones del sistema nervioso. El estudio ofrece una base para comprender con mayor precisión cómo el propio corazón participa en la regulación de sus latidos y en su supervivencia durante el estrés extremo.
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